Исследование Южного океана

Исследование Южного океана

В курсовой работе детально рассмотрены природные условия Южного океана. Даётся характеристика географического положения, геологического строения, рельефа, климата, флоры и фауны. Рассмотрены методы и методики исследования Южного океана. Приведен краткий обзор результатов его исследования.

У курсавой рабоце дэтальна разгледжаны прыродныя умовы Южнага акiяна. Дадзена характэрыстыка геаграфiчнага становiшча, геалагiчнай будовы, рэльефу, аледзянення, клiмату, флоры i фауны. Разгледжаны метады i методыкі даследвання Паўднёвага акіяна. Прыведзены кароткi агляд вынiкау яго даследвання.

In course work an environment of the South Ocean in details are considered. The characteristic of a geographical position, a geological structure, a relief, a congelation, a climate, flora and fauna is given. The methods and techniques of research in the Southern Ocean are observed. A brief overview of the results of his study provided.

ВВЕДЕНИЕ

На современной карте мира осталось мало слабоизученных «белых пятен», однако они ещё существуют. Одним из таких уголков Земли является Южный океан.

До сегодняшнего дня, несмотря на его международное признание, остаются страны, где Южный океан отсутствует на картах. И это не мелкие или слаборазвитые государства, а такие гиганты научной и технической мысли, как Россия.

Между тем, Южный океан является уникальным природным комплексом, который важен не только с точки зрения эндемичного органического мира, но и оказывает огромное влияние на формирование циркуляции атмосферы, гидросферы и формирование климата нашей планеты.

Поэтому не случайно мной была выбрана именно эта тема для написания курсовой работы.

Основной целью данной работы является раскрытие особенностей формирования и развития Южного океана как комплексного объекта природы.

Для раскрытия этой цели, в курсовой работе решались следующие задачи:

- дать комплексную характеристику природным компонентам Южного океана;

- раскрыть особенности формирования данного океана в геологическом прошлом нашей планеты;

- выявить особенности методов и методик изучения природных компонентов Южного океана;

- охарактеризовать основные результаты исследований этого природного объекта;

- обратить внимание на особый статус антарктической области Земли

Для решения поставленных задач были использованы литературный, описательный, картографический, исторический, математический, аналитический и ряд других методов научного познания.

Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЮЖНОГО ОКЕАНА

1.1 Палеогеографическая история развития океана

Главная задача палеогеографии — восстановление истории развития Земли. Первоочередная цель такого изучения — составление прогноза развития планеты Земля в целом, и Южного океана в частности. [11]

В развитии платформенных структур, в том числе и Антарктической платформы, которая стала основой для формирования Южного океана, выделяют ряд этапов: доплатформенный, доплитный, плитный. [2]

При палеогеографической характеристики океанов описывают только плитный этап, т.к. в океанах нет отложений моложе юрских (мезозойских). В океанических условиях происходит накопление осадочного чехла, что позволяет с высокой долей вероятности говорить о морских условиях седиментации (осадконакопления).

Для Южного океана выделяют 2 этапа формирования:

Мезозойский

Кайнозойский делиться на подэтапы (расписать особенно плиоценовый этап, эоценовый этап, олигоцен и неоген, образование ледникового щита средний миоцен) Показать тектонические условия образования и физико-географические изменения, которые сформировали Южный океан.

Доплатформенный этап характеризуется формированием земной коры континентального типа на базе океанической коры. Эта трансформация осуществлялась за счет складкообразования — на месте первичной коры океанического типа возникали складчатые горы. Складчатые структуры рассекались разломами, пронизывались интрузиями кислых и средних пород, и повсеместно подвергались региональному метаморфизму — возникали гранулитовый, амфиболитовый, гнейсовый, сланцевый комплексы. В пределах древних платформ характеризуемый этап занял большую часть архейского эона — завершился к концу мезоархея.

Доплитный этап характеризуется формированием кристаллического фундамента на месте горно-складчатого пояса. Межгорные прогибы рассекались разломами. В пределах древних платформ доплитный этап завершился в неопротерозое.

Плитный этап характеризуется накоплением осадочного чехла. Возникший на предыдущем этапе кристаллический фундамент мог испытывать только колебательные движения. Под действием отрицательных тектонических движений самые низкие участки поверхности фундамента подвергались морским трансгрессиям — там накапливались осадочные породы морского происхождения. Так формировались плитные участки платформ. [7]

На протяжении догеологического этапа формировались первичные оболочки планеты: лито-, атмо- и гидросфера. Первичная земная кора, возникшая из остывающего мантийного расплава, имела океанический тип строения — состояла из базальтового слоя. Ведущее место занимали эндогенные геологические процессы, а среди них — вулканизм. Образовалась первичная атмосфера, по составу предположительно аналогичная вулканическим газам. Остывание Земли вызвало конденсацию паров в атмосфере, что привело к формированию первичной гидросферы. Химический состав вод древнего Океана остается дискуссионным.

На протяжении архея структурно разделилась литосфера — обособились участки с земной корой океанического и континентального типа. Дно Южного океана сформировано обоими типами земной коры, а так же здесь представлена узкая зона земной коры переходного типа. [22]

Первые в истории Земли граниты образовали гранитоидные купола — овальные структуры диаметром до 100 км (эти купола позднее стали ядрами древних платформ). Поверхность куполов являла собой небольшие и низкие участки суши, разделенные океанами — мелководными бассейнами с пологими бортами. В раннем архее на периферии гранитоидных куполов начались процессы складкообразования, сопровождавшиеся региональным метаморфизмом. [12]

На протяжении венда вся суша располагалась в Западном полушарии (на месте современного Тихого океана). Восточное полушарие занимал океан Панталасса (рис. 1).

Рис. 1. Океаны и суша позднего протерозоя. [15]

На протяжении кембрия существовало от трех до четырех крупных массивов суши и два океана. В Восточное полушарие сместилась Гондвана (в ней находились платформы Китайская, Индостанская, Австралийская, Антарктическая, Африканская и Южно-Американская). Между материками Западного полушария простирался океан Япетус, а вокруг них — океан Панталасса.

В позднем кембрии материки сохранились прежние, но почти все они лежали в Южном полушарии.

В ордовикском периоде существовали четыре крупных массива суши и четыре океана. Большая часть суши по-прежнему находилась в южном полушарии (рис. 2). От Гондваны откололись и удалились Авалония (восток Северо-Американской платформы) и Арморика (древняя часть Западной Европы) — между этими тремя массивами заложились пересекающиеся крестом рифты, давшие начало океану Рея. Океан Япетус, лежавший между Балтией и Лаврентией, наоборот, начал закрываться. [7]

Рис. 2. Океаны и суша среднего ордовика. [15]

В конце ордовика огромные массивы суши оказались близ Южного полюса — распространились покровные ледники Великого оледенения Гондваны. Тиллиты ордовика найдены в Южной Америке, Африке, на Аравийс

В силуре почти вся суша размещалась в южном полушарии, и оледенение по-прежнему захватывало крупные участки Гондваны. Существовали три крупных массива суши и четыре океана. Северное полушарие находилось под водами океана Панталасса. Затопленная Лаврентия и Балтика сближались – в южном полушарии исчезал океан Япетус. [7]

Суша представлена тремя материками: Лаврентией, Балтикой и Гондваной. Гондвана включала Индостанскую, Австралийскую, Африканскую, Антарктическую и Южно-Американскую платформы. Между этими тремя континентами раскинулся океан Рея. На дне его лежали затопленные Авалония (восток Северо-Американской платформы) и Арморика (древняя часть Западной Европы). Авалония и Арморика постепенно смещались от Гондваны в сторону Лаврентии и Балтики. Лаврентия, в свою очередь, двигалась к Балтике. После столкновения Лаврентии с Балтикой океан Япетус исчез, на его месте возникли складчатые массивы. [18]

Девон — период относительного тектонического покоя. Существовали четыре океана, три крупных материка и несколько мелких. Суша значительно раздроблена и почти целиком располагалась в Западном полушарии (рис. 3). На юге Западного полушария разместилась Гондвана, на севере — Еврамерика, Сибирь и мелкие массивы. Континенты сближались, лежавшие между ними океаны (Рея, Уральский и Палеотетис) уменьшались в размерах.

В конце девона на юге Западного полушария возвышалась монолитная Гондвана, объединявшая Индостанскую, Австралийскую, Антарктическую, Африканскую и Южно-Американскую платформы. В Восточном полушарии раскинулся океан Панталасса, из-под вод которого островами приподнимались фрагменты затопленной Китайской платформы.

Рис. 3. Океаны и суша в конце девона. [15]

В карбоне вся суша лежала в Западном полушарии. В результате сближения материков началась герцинская складчатость. Еврамерика вплотную приблизилась к Гондване, и океан Рея практически замкнулся, став одним из заливов Палеотетиса. С севера к Еврамерике почти примкнули Сибирь и Казахстан, что привело к исчезновению Уральского океана. Таким образом, в карбоне началось формирование грандиозного суперконтинента Пангеи — в него пока не вошли только Сибирская и Китайская платформы, которые были представлены разрозненными островами (рис. 4).

Рис. 4. Океаны и суша позднего карбона. [15]

После объединения древних платформ остался по сути лишь один океан – Панталасса. От него внутрь Пангеи гигантским заливом с востока внедрялся океан Палеотетис. [7]

Массивы почти всех древних платформ соединились — завершилась герцинская складчатость, и на планете возник единый континент Пангея. Вокруг него раскинул воды океан Панталасса, а с востока внутрь Пангеи вклинивался океан Палеотетис (рис. 5).

Рис. 5. Океаны и суша поздней перми. [15]

От Гондваны откололись и двинулись на север центральные массивы современных Анатолийского, Иранского и Тибетского нагорий. В пермском периоде уровень морских вод упал до минимальной отметки за всю историю фанерозоя.

Триасовый период характеризуется относительным тектоническим покоем и преобладанием геократических условий. Только в позднем триасе проявились первые фазы киммерийской складчатости. В меридиональной плоскости Земля разделялась на две части: одна из них была занята океаном Панталасса, другая — Пангеей и расширявшимся океаном Тетис.

Единый массив Северного, Южного Китая и Индокитая примкнул к юго-восточной окраине Лавразии. Южнее, до границ Гондваны, простирался океан Тетис. Продолжались распад Гондваны и излияния трапповых лав в Сибири. [22]

Далее в пределах океана Панталасса формировалась котловина Палеотихого океана. Пангея разделилась крестообразно пересекающимися разломами и затем распалась — начал формироваться центр будущей Атлантики (рис. 6). Огромная Гондвана двинулась к югу.

Рис. 6. Океаны и суша ранней юры. [15]

В середине юры возник разлом между Африканской и Южно-Американской платформами — заложилась впадина Южной Атлантики. Начал закрываться океан Тетис — на его месте формировались горно-складчатые сооружения мезозойской (киммерийской) складчатости.

В начале мелового периода большая часть суши находилась в Западном полушарии. Почти завершилось разделение Южной Америки и Африки — продолжалось формирование Южной Атлантики. [11]

На восточной окраине Африканского разломы отделили платформы Австралийскую, Антарктическую, Индостанскую и Мадагаскар. В результате заложилась впадина Индийского океана, и восточная окраина Тетиса начала сужаться. Северная Америка с Гренландией обособились от Южной Америки и еще сильнее отодвинулись от Евразии — в итоге океан Тетис проник в Северную Атлантику и соединил западную и восточную окраины Палеотихого океана. Во второй половине мела суша распределилась между Северным и Южным полушариями. В начале позднего мела возникло два новых массива суши: объединенные Антарктида и Австралия, а также Индостан с Мадагаскаром. Эти массивы окончательно распались в конце позднего мела, когда Австралия и Антарктида двинулись на юго-восток.

В позднем мелу соединились в одно целое не только бассейны Северной и Южной Атлантики, но и все океаны — на планете установился талассократический режим. Атлантика на востоке сливались с Тетисом, на севере — с Северным Ледовитым, а на западе — с Палеотихим океанами. Завершалась киммерийская (мезозойская) складчатость. [15]

В палеогеновом периоде завершилось разделение Австралии и Антарктиды. [18]

В результате горообразования западная часть Тетиса также распалась на Западный Паратетис (соединял Атлантический и Индийский океаны) и Восточный Паратетис (от предгорий Альп по Аральское море). Индостан приближался к Евразии — продолжалось сужение восточной окраины Тетиса, которая временами превращалась в изолированный бассейн. [10]

В миоцене вознеслись складки Анд и Северо-Американских Кордильер, оформился Панамский перешеек. В результате прервалась связь центра Атлантики с Тихим океаном, обособились морские течения тропических широт, и возник Гольфстрим. Океан Тетис практически исчез, от него сохранилась лишь единая котловина Восточного Паратетиса, объединявшая современные Средиземное, Черное и Каспийское моря. Примерно 20 млн. лет назад возникли первые ледники в пределах Антарктиды.

К концу неогена глобальное похолодание усилилось, и горное оледенение Антарктиды перешло в покровное. Сформировались горные ледники в Евразии и Северной Америке. Около 5 млн. лет назад возникла Исландия, почти сразу покрывшаяся льдами. [15]

Глобальное похолодание, начавшееся в миоцене, в квартере привело к развитию гигантских покровных ледников Северного полушария. Вся история четвертичного периода слагается из чередований тепла и холода — климат стал главным фактором, определявшим специфику природных геологических процессов. Соответственно климатическим условиям накопления, все четвертичные отложения распределены между двумя разделами: плейстоценом и голоценом. [7]

Во время ледниковых этапов господствующими агентами становились ледники, которые занимали до 30% площади суши, а многолетняя мерзлота охватывала еще 20%. В океанах до 50% площади поверхности также покрывали шельфовые, припайные и плавучие льды. [3]

В голоцене продолжилась альпийская складчатость, материки и океаны приобрели современные размеры и очертания (рис. 7).

Рис. 7. Океаны и суша голоцена. [15]

Таким образом, за многомиллионную историю Земли произошло формирование котловины Южного океана. Из вышеизложенного можно сделать вывод, что окончательное формирование этого океана состоялось лишь 20 млн. лет назад, после окончательного отделения антарктической плиты, и начала её оледенения. Это позволяет говорить о том, что Южный океан — самый молодой океан на нашей планете. – этот вывод не имеет под собой оснований, самый молодой океан, который образовался последним - это Атлантический!!!!!

1.2 Географическое положение

Впервые Южный океан был выделен в 1650 голландским географом Б. Варениусом, и до 1-й четверти 20 в. название «Южный океан» помещалось на картах и атласах (при этом во многих странах в него включалась и территории Антарктиды, т. к. ледяной материк причислялся к области океана и его границей была принята широта Южного полярного круга). Со 2-й четверти 20 в. границу Южного океана стали проводить от 35° ю. ш. (по признаку циркуляции воды и атмосферы) до 60° ю. ш. (по характеру рельефа дна). В советском Атласе Антарктики (т. 2, 1969) границей Южного океана принята северная граница зоны антарктической конвергенции, расположенной вблизи 55° ю. ш. [6]

Южный океан — четвёртый по размеру океан Земли, окружающий Антарктиду. Площадь 20,327 млн. км² (если принять северной границей океана 60-й градус южной широты). Наибольшая глубина (Южно-Сандвичев жёлоб) — 8428 м [1], средняя глубина 3500 м.

У берегов Антарктиды выделяется 13 морей: Уэдделла, Скоша, Беллинсгаузена, Росса, Амундсена, Дейвиса, Лазарева, Рисер-Ларсена, Космонавтов, Содружества, Моусона, Дюрвиля, Сомова. Важнейшие острова Южного океана: Кергелен, Южные Шетландские, Южные Оркнейские.[2]. Так же у Южного океана выделяются сектора, что обусловлено его циклической формой [2]:

·                   Атлантический сектор — между северной оконечностью Антарктического полуострова и меридианом мыса Доброй Надежды.

·                   Индийский сектор — между меридианом мыса Доброй Надежды и меридианом мыса Саут-Ист-Кейп на острове Тасмания.

·                   Тихоокеанский сектор — между меридианом мыса Саут-Ист-Кейп на острове Тасмания и северной оконечностью Антарктического полуострова.

Существуют споры относительно целесообразности выделения этих вод в отдельный океан. Многие не поддерживают его существования и делят южные воды между тремя соседними океанами. Этот океан очень редко отображается на географической карте мира.

Однако своеобразие гидрологического режима антарктических вод между зоной конвергенции и северными берегами Антарктиды служит основанием для выделения этой части Мирового океана в особый регион, отличный от Тихого, Индийского и Атлантического океанов. [8]

Рис. 8. Варианты границ Южного океана. [23]

В 1969 г. в Атласе океанов, изданном в СССР, в указанных границах был выделен Южный океан, и его описания появились в некоторых работах. Однако в мореходной практике Южный океан не выделяется, и во всех навигационных материалах антарктические воды рассматриваются как южные части Тихого, Индийского и Атлантического океанов, их южной границей считается берег Антарктиды и на этом основании исчисляется их площадь. Площадь же Южного океана внутри зоны конвергенции составляет 36 млн км2. [9]

Вопрос о границах Южного океана остается открытым. На рисунке 8 представлены различные типы границ, предлагаемых для его выделения.

Как видно из рисунка и приведенных в главе данных, границы океана проводятся совершенно по разным признакам и критерием. Из-за этого его площадь может различаться более чем в два раза. В свою очередь такая неопределенность создает ошибочное впечатление о бесполезности выделения данной природной единицы.

Весной 2000 года Международная гидрографическая организация приняла решение объявить водное пространство к северу от побережья Антарктиды до 60° южной широты отдельным океаном — Южным. Решение основано на последних океанографических данных, указывающих на уникальность вод окружающих Антарктиду. [32]

1.3 Рельеф дна

В настоящее время в рельефе дна океана выделяют следующие части: шельф, или материковая отмель, материковый склон, ложе океана. [6]

На рисунке 9 детально просматриваются все выделенные выше части, так же из данного рисунка видно, что Южный океан имеет в своем строении особенности котловины, которые свидетельствуют о правомерности выделения его в отдельную природную акваторию Мирового океана.

Исходя из современных исследований географической науки, материк Антарктида и окружающие его воды лежат в основном на континентально-океанической Антарктической литосферной плите. [10] Некоторые участки дна северных пределов Южного океана расположены на других плитах, прилегающих к тихоокеанской-южноамериканской, моря Скоша и др. [2] Именно с этим связаны особенности геологического строения и рельефа дна Южного океана. В рельефе дна отчетливо выражены все основные геоморфологические формы, шельфовая зона характеризуется незначительной шириной (в среднем 150 км). Лишь в морях Росса и Уэдделла его ширина достигает 1000–1100 км. Средняя глубина шельфовой зоны достигает 200 м. [27]

Материковая отмель вокруг Антарктиды погружена значительно глубже, чем в других частях земного шара (в среднем до 500 м). Это глубокое погружение может быть объяснено молодыми опусканиями океанического дна, которые захватили также окраины материка. Поверхность материковой отмели несет на себе следы материкового оледенения в период его максимального развития. В пределах материковой отмели почти целиком расположены окраинные антарктические моря. [17]

Материковый склон у Антарктиды, особенно его восточная часть, расчленен ступенями и прорезан обилием подводных каньонов. В южной части Южной Америки материковый склон крутой у Тихоокеанского побережья и относительно пологий и слабо расчлененный у антарктического берега.

Рис. 9. Рельеф дна Южного океана. [29]

Крутой склон материковой отмели ведет к расположенным севернее океаническим котловинам с глубиной 4000–5000 м, отделенным друг от друга подводными хребтами и поднятиями дна. Наиболее крупные котловины — Африкано-Антарктическая, Австрало-Антарктическая, Беллинсгаузена. Их разделяют Африкано-Антарктический хребет, Австрало-Антарктическое поднятие и Южно-Тихоокеанский хребет. Вершины подводных хребтов выступают на поверхности в виде островов. Они представляют собой вулканические сооружения разного возраста.

Ложе океана характеризуют ряд подводных хребтов, небольших поднятий и котловин. Наиболее крупными хребтами является Западно-Индийский и Центрально-Индийский, в пределах которых четко прослеживаются рифтовые долины. Они, по существу, представляют собой южные отроги срединно-океанических хребтов. [17]

В пределах Южного океана располагаются Австрало-Антарктическое, Южно-Тихоокеанское и частично Восточно-Тихоокеанское поднятия. В районе 60° ю. ш. расположены крупные котловины океана: Африкано-Антарктическая (6787 м), Австрало-Антарктическая (6098 м) и Беллинсгаузена (5399 м). [29]

Из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что в целом рельеф дна Южного океана не оказывает влияния на обмен глубинными водами с соседними океанами.

1.4 Полезные ископаемые

По мере истощения полезных ископаемых на суше добыча их из океана будет приобретать все большее и большее значение, так как океанское дно представляет собой колоссальную, еще почти не тронутую кладовую. Некоторые полезные ископаемые открыто лежат на поверхности морского дна, иногда почти у самого берега или на сравнительно небольшой глубине.

Проявления и признаки полезных ископаемых обнаружены более чем в 170 пунктах на шельфе Антарктики (рис.10). [26]

В Южном океане располагается весь южный пояс железомарганцевых конкреций. Территории этого океана так же богаты топливно-энергетическими ресурсами (каменный уголь, нефть и газ на шельфе), прибрежно-морскими россыпями рутила, ильменита, циркона, титано-магнетитовых песков, полиметаллических руд, меди, вольфрама, олова, железных руд, бокситов, фосфоритов (в шельфовой зоне). [8]

В фундаменте Восточно-Антарктической платформы в зонах гидротермальной проработки, наиболее мощные из которых на побережье моря Космонавтов имеют мощность до 15–20 м и протяжённость до 150 м, в кварцевых жилах развивается сульфидная минерализация прожилково-вкрапленного типа. Максимальный размер рудных вкрапленников, сложенных преимущественно халькозином, халькопиритом и молибденитом, составляет 1,5–2,0 мм, а содержание рудных минералов на наиболее обогащенных участках достигает 5–10%. В таких участках содержание меди возрастает до 2,0 и молибдена до 0,5%, но гораздо чаще встречается бедная вкрапленность со следами этих элементов (сотые доли процента). В других районах кратона известны менее протяжённые и мощные зоны брекчий с минерализацией аналогичного типа, иногда сопровождающейся примесью свинца и цинка.

Горючие полезные ископаемые представлены каменным углём на материке и газопроявлениями в скважинах, пробуренных на шельфе моря Pocca. Наиболее значительные скопление каменного угля, расцениваемое как месторождение, находится в Восточной Антарктиде в районе моря Содружества. Оно включает 63 пласта каменного угля на участке площадью около 200 км2, сконцентрированных в интервале разреза пермских толщ мощностью 800–900 м. Мощность отдельных угольных пластов 0,1–3,1 м, 17 пластов — свыше 0,7 м и 20 — менее 0,25 м. Выдержанность пластов хорошая, падение пологое (до 10–12°). По составу и степени метаморфизма угли относятся к дюреновым высоко- и среднезольным разновидностям, переходным от длиннопламенных к газовым. По предварительным оценкам, общие запасы каменного угля в месторождении могут достигать нескольких млрд. т.

Газопроявления в буровых скважинах на шельфе м. Pocca встречены в интервале глубин от 45 до 265 метров ниже поверхности дна и представлены следами метана, этана и этилена в неогеновых ледниково-морских отложениях. На шельфе моря Уэдделла следы природного газа встречены в одной пробе донных отложений.

Рис.10. Полезные ископаемые Антарктики. [30]

Мелкие прозрачные кристаллы горного хрусталя отмечаются также в миндалинах и жеодах мезозойских и кайнозойских бальзатоидов в горном обрамлении моря Уэдделла.

Перспективы выявления и освоения месторождений полезных ископаемых резко ограничены экстремальными природными условиями региона. Характерной чертой Южного океана является отсутствие экономической деятельности и особый статус Антарктики, что не позволяет вести широкое изучение и освоение морских ресурсов. [24]

1.5 Климат

Климатические условия Южного океана обусловлены целым рядом факторов: своеобразным географическим положением, влиянием холодного, высокогорного, покрытого льдом, материка Антарктиды, постоянным наличием морских льдов, отсутствием теплых течений. [2]

Для открытых пространств океана характерен морской полярный, а для прибрежных районов — антарктический климат. Вследствие постоянного выхолаживания атмосферы над ледяным покровом Антарктиды над ней формируется область повышенного давления. Сам материк опоясан довольно широкой антарктической депрессией — зоной пониженного давления. Она почти повсюду между 60 и 68° ю. ш. Только в Тихоокеанском секторе ее средняя часть поднимается от 67° ю. ш. в районе моря Беллинсгаузена до 75° ю. ш. в районе моря Росса.

В связи с таким распределением атмосферного давления возникают стоковые ветры с материка, дующие со скоростью 15 м/с. Под воздействием отклоняющей силы вращения Земли (силы Кориолиса) они принимают юго-восточное направление. [1]

Севернее антарктической депрессии, примерно от 40° ю. ш. до границы Южного океана, в течение всего года формируется кольцеобразная область повышенного давления.

Соответственно в области умеренных и субполярных широт примерно до 65° ю. ш. почти постоянно наблюдаются западные ветры. В зимнее время их скорость достигает до 11 м/с, а в летнее время — до 9,5 м/с. Летом наибольшей скорости эти ветры достигают на 55° ю. ш. В зимнее время максимальная скорость ветров достигает возле 53° ю. ш. Ветры с большими скоростями бывают очень часто. Это та область, где штилевое затишье сменяется сильными штормами, особенно в зимний период.

Отличительная климатическая особенность Южного океана — активная циклоническая деятельность. В летнее время она интенсивна южнее 45° ю. ш, а зимой в пределах от 35° ю.ш. до Антарктического побережья. Циклоны перемещаются со средней за год скоростью около 40 км/ч. [19]

Температура воздуха над Южным океаном очень низка. Ее величины распределяются зонально и изменяются от зимы к лету. Зимой среднемесячная температура воздуха в июле равна -24 °С в приматериковых районах, близка к 0 °С на 60° ю. ш. и 7–8 °С в северных пределах океана. Летом (январь) ее среднемесячная величина у Антарктиды равна 9 °С на 50° ю. ш., а севернее достигает 23–24 °С. [20] Температурные показатели отображены в таблице 1.

Таблица 1. Температурные показатели климата Южного океана [28]

Погода преимущественно пасмурная, холодная, ветреная. Снег выпадает в течение всего года.

Главная особенность Южного океана — течение западных ветров, которое распространяется во всей толще вод и переносит их в восточном направлении. Южнее этого течения формируется Западное прибрежное течение. Холодные и плотные водные массы от берегов Антарктиды стекают по дну океана далеко на север. [19]

Таким образом, в климатическом отношении для Южного океана характерны два ветровых пояса, полоса максимальных скоростей ветра, активная циклоническая деятельность, зональное распределение температурного режима воздуха.

1.6 Температура и свойства вод

Гидрологические условия Южного океана формируются под влиянием его географического положения, своеобразных связей с прилегающими водами других океанов на севере, непрерывности кольца антарктических вод, особенностей атмосферной циркуляции, соседства покрытого мощным ледяным панцирем материка Антарктида. [20]

Для Южного океана характерны невысокие температуры поверхностных вод, их зональное распределение и сравнительно небольшие изменения в зимнее и летнее время. [1]

Зимой в самых южных районах океана она равна — 1,8–1,9 °С, к северу ее значения повышаются. Нулевая изотерма проходит между 60 и 55° ю. ш. От 55 до 50° ю. ш. температура воды на поверхности достигает 1,5 °С, а у северных границ океана до 10–12 °С.

В летнее время у берегов Антарктиды температура поверхности вод имеет значение от -1 до 0,5 °С, нулевая температура наблюдается в пределах 65–62° ю. ш.; около 60–55° ю. ш. она повышается до 10–15 °С соответственно. Температура воды изменяется с глубиной, но ее величина неодинакова на одних и тех же горизонтах и в разных районах океана. У Антарктического побережья величины поверхностной температуры воды сохраняются до горизонтов 25–50 м, откуда до глубины 100 м они понижаются до -1,9 °С. Далее до глубины 600 м она изменяется незначительно, затем до глубины 1000–1200 м она медленно понижается, до самого дна температура понижается до 1 °С. [19]

Соленость поверхностных вод на преобладающей части океана меньше средней солености Мирового океана и равна 34–34,2 ‰. Лишь в пределах самых северных окраин она увеличивается до 34,8–35 ‰. В распределении величины солености на поверхности хорошо выражена зональность. Увеличение солености происходит с юга на север. Сравнительно незначительные сезонные измерения поверхностной солености отчетливо выражены в водах, близких к берегам, где происходит образование и таяние льда. Зимой здесь соленость несколько повышена и достигает 34,4 ‰, что объясняется осолонением воды при льдообразовании. Летом вследствие таяния льда в прикромочной зоне соленость уменьшается до 33,8 ‰. В этот сезон здесь образуется тонкая пленка распресненных и прогретых вод. При отсутствии сильных ветров она удерживается долго, не смешиваясь с подстилающей ее соленой и холодной водой. В этом самая характерная особенность ледовитых районов Южного океана.

Соленость изменяется с глубиной. В зимнее время в шельфовых водах изменение солености поверхностных вод до глубины 100 м незаметное и достигает 34 ‰. Глубже соленость увеличивается и у дна составляет 34,7 ‰. В центральных районах соленость на поверхности 34,6 ‰. Такие величины солености наблюдаются до глубины 50 м, а ко дну они постепенно увеличиваются. На северных окраинах океана поверхностная соленость близка к 35 ‰, а глубже происходит ее понижение, достигающее 34,2 ‰. Летом при таянии льдов соленость на поверхности уменьшается до 33–33,5 ‰. Опреснение захватывает слой 25–50 м, отсюда соленость постепенно увеличивается с глубиной до самого дна, где она имеет такие же значения, как и зимой. [1]

Течения на поверхности Южного океана создаются главным образом господствующими ветрами. Главным элементом поверхностной циркуляции является Антарктическое циркуляционное течение, имеющее восточное направление, оно имеет полосу шириной от 40 до 50° ю. ш. и захватывает толщу вод от поверхности до 3000 м, а местами и более. Скорости течения различны в разных частях океана. В районе пролива Дрейка они достигают 35–40 см/с. Между Антарктидой и Африкой скорости составляют 22–30 см/с, а между Австралией и Антарктидой скорости течений равны 25–45 см/с.

Южнее 65° ю. ш. поверхностные воды перемещаются на запад, образуя вдоль континента относительно неширокий (до 150 км) пояс Западного прибрежного течения. Но это не единый поток. Течение то близко подходит к берегу, то заметно удаляется от него под воздействием стоковых ветров с материка. В этом течении скорости достигают 15–30 см/с. [9]

Кроме перечисленных основных течений, на поверхности Южного океана образуются локальные разнонаправленные круговороты вод.

В общей циркуляции вод океана важное место занимает их вертикальное движение. Между Восточным и Западным течениями вследствие их расхождения (дивергенции) происходит подъем глубинных вод, обогащенных питательными веществами.

Над материковым склоном в пределах моря Уэдделла зимой охлажденные и осолоненные поверхностные воды, как более тяжелые, погружаются в глубинные слои. В результате такого явления образуются относительно холодные и соленые придонные воды. Они распространяются на восток вокруг Антарктиды и на север в Атлантический, Тихий и Индийский океаны, где смешиваются с их водами.

На свободных ото льда пространствах Южного океана развивается ветровое волнение. Оно бывает наиболее сильным зимой между 40 и 60° ю. ш. Здесь преобладают волны высотой около 2 м, а при шторме достигают высоты 8–9 м. У острова Кергелен (сектор Индийского океана) зарегистрированы самые высокие ветровые волны в Мировом океане — до 35 м. Значительное волнение с высотой волн 4–6 м отмечается западнее пролива Дрейка и в районе к юго-западу Австралии. Летом сила волнения ослабевает, высота волн уменьшается. Район 40–60° ю. ш. принято называть «ревущие сороковые» и «неистовые пятидесятые». [23]

Приливы в Южном океане отмечаются повсеместно, их наибольшие величины (около 8 м) наблюдаются у южных берегов Аргентины. В других районах величина прилива 2–2,5 м. [8]

Льды — одна из наиболее характерных черт природы Южного океана. Они существуют круглогодично. Во время максимального развития (сентябрь–октябрь) льды занимают площадь 18–19 млн км², а в летнее время (январь–февраль) — лишь 2–3 млн км². [3]

Здесь встречаются льды морские (припай и дрейфующие), шельфовые и айсберги. К северу от припая располагаются дрейфующие льды. Закономерности и направление их движения определяются ветрами и течениями. [6]

Между кромкой припая и дрейфующими льдами располагаются заприпайные полыньи — большие пространства чистой воды. Наличие шельфовых льдов связано с прибрежной полосой шельфа. Этот лед осадочного происхождения, материковый его край представляет собой продолжение покрова суши. Он полностью лежит на грунте. Средняя высота шельфового льда 430 м, а над уровнем моря он повышается на 10, а иногда на 50 м.

Наличие айсбергов — самая значительная особенность Южного океана. Они образуются в результате откалывания прибрежных частей материковых ледников и шельфовых льдов под действием волн, зыби и цунами. По имеющимся данным, в водах Южного океана ежегодно находятся свыше 200 000 айсбергов. Их средняя длина около 500 м, а высота — 50 м над уровнем моря. Отдельные айсберги имеют длину до 5 км. Основная масса айсбергов тает в течение 3–5 лет. Наибольшее количество айсбергов встречаются на расстоянии 100–150 км от берега. На удалении до 700 км они встречаются довольно редко. Под влиянием ветра и течения айсберги дрейфуют в прибрежной зоне Антарктиды. Во время дрейфа со временем они разрушаются, приобретают причудливые формы. [3]

1.7 Органический мир

Наличие в океане Антарктического циркумполярного течения обусловливает состав и распространение органической жизни.[21] Огромные массы льда ограничивают жизнь в океане, но тем не менее антарктические моря по обилию и разнообразию живых организмов могут соперничать с многими тропическими районами Мирового океана. Длительное существование флоры и фауны в мало изменяющейся среде (не менее 5 млн лет) привело к тому, что организмы приспособились к суровым условиям обитания. Диатомовые водоросли сохраняют жизнеспособность до температуры -20 °С. Рыбы выработали приспособления жизни в переохлажденной воде, а обитатели нижней поверхности припая пользуются льдом, как укрытием, где формируются богатые пастбища ледовых водорослей — отрастателей.

С приполярным положением Южного океана связана резкая сезонная динамика основного условия фотосинтеза — солнечной радиации. В таких условиях в течение года наблюдается большая амплитуда количественных изменений фитопланктона и смещение зоны цветения с севера, где весна начинается раньше, на юг, где она запаздывает. В низких широтах успевают развиться два пика цветения, а в высоких только один. В поверхностных водах ярко выражена биологическая широтная зональность. У обитателей дна подобной зональности нет, так как в их развитии важную роль играет рельеф дна и барьеры, препятствующие обмену флоры и фауны. В Южном океане в фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли (около 180 видов). Синезеленые водоросли составляют малое число. В количественном отношении также преобладают диатомовые водоросли, особенно в высоких широтах, где их почти 100 %. В период максимума цветения численность диатомовых водорослей достигает своего самого большого скопления. [27]

Существует четкая зависимость между распределением водорослей и вертикальной устойчивостью вод. В летнее время значительная масса водорослей находится в поверхностном 25-метровом слое.

В направлении с юга на север происходит изменение состава фитопланктона: постепенно выпадают из флоры высокоширотные холодноводные виды, замещаясь тепловодными. [4]

Зоопланктон в водах Южного океана представлен копеподами (около 120 видов), амфиподами (около 80 видов) и др., меньшее значение имеют хетогнаты, полихеты, остракоды, аппендикулярии и моллюски. В количественном отношении на первом месте веслоногие, на долю которых приходится почти 75 % биомассы зоопланктона тихоокеанского и индийского сектора океана. В атлантическом секторе океана копеподов мало, так как широкое распространение получили эуфаузииды (криль).

Для Южного океана, особенно для его антарктических областей, характерно массовое скопление криля (антарктических рачков). Биомасса криля в этих районах достигает 2200 млн. т, что дает возможность ежегодно вылавливать до 50–70 млн. т криля. Здесь криль — это основное питание усатых китов, тюленей, рыб, головоногих моллюсков, пингвинов и трубконосых птиц. Рачки питаются фитопланктоном.

Численность зоопланктона в течение года имеет два пика. Первый связан с подъемом перезимовавших видов и отмечается в поверхностных водах. Второй пик характеризуется обилием зоопланктона во всей толще и обусловлен появлением нового поколения. Оба пика проявляются в виде двух широтных полос сгущения зоопланктона. Это период цветения зоопланктона летом, когда большая часть зоопланктона переходит в верхние слои и перемещается на север, где заметное накопление происходит в зоне антарктической конвергенции.

Зимой сгущение наблюдается в области дивергенции, где собираются особи из глубинной водной массы. Зимой максимальная видовая численность отмечена на глубинах 250–1000 м.

Вопрос о вертикальном распределении зоопланктона осложняется способностью многих организмов совершать регулярные (суточные, сезонные) миграции из одной зоны в другую. [24]

Фитобентос и зообентос в водах Южного океана поражает своим богатством и разнообразием. Численность фитобентоса уменьшается от Южной Америки к Антарктиде. Если на Огненной Земле известно 300 видов, в Кергелене — 138, то у побережья Антарктиды от 20 до 40 видов. В основном преобладают различные виды красных водорослей. Бурые водоросли достигают гигантских размеров (маркоцистис — 80, а иногда 90 м длины) при ограниченной биомассе.

Из представителей зообентоса преобладают фильтраторы, преимущественно губки (300 видов), полихеты (300), мшанки (320), брахиоподы (15), моллюски (300), иглокожие (320 видов).

Биомасса зообентоса в прибрежных районах составляет в среднем до 0,5 кг/м², а местами доходит до 3 кг/м² на глубинах 20–50 м в поверхностной зоне нет постоянных обитателей. Вдоль побережья фауна распределяется неравномерно. Уменьшение биомассы начинается с глубины 500 м. Следует отметить, что если в других областях Мирового океана нижняя граница сублиторали находится на глубине 200 м, то вблизи Антарктиды сублиторальные животные обитают на глубинах 500–700 м. Наибольшее видовое разнообразие характерно до глубины 200–300 м, рыб — на глубинах 200–500 м.

В Антарктической области Южного океана фауна богата, уникальна и насчитывает много эндемиков. Для фауны присущ гигантизм многих представителей (например, среди губок).

Вблизи острова Кергелен фауна в 5 раз беднее приматериковых районов. Рыбы Южного океана насчитывают около 100 видов. Среди них лишь 12 придонных, относящихся к семейству нототеневых, имеющих промысловое значение. В антарктическом секторе широко представлены белокровные щуки, макрурусы, серая и мраморная нототении, южная путассу. В индийском секторе океана число промысловых рыб невелико. Здесь обитает полосатая белокровная щука (ледяная рыба), серая и мраморная нототении. В тихоокеанском секторе, самом большом по площади, встречается южная путассу и новозеландская макрорунос.

Общая численность китов в Южном океане оценивается приблизительно свыше 500 тыс. голов. Из ластоногих встречаются тюлень-крабоед, морской леопард, южный морской слон, тюлень Росса, тюлень Уэдделла и ряд других. Антарктические тюлени составляют до 56 % общемировой численности ластоногих. [23]

Орнитофауна представлена 44 видами птиц общей численностью 200 млн особей. Среди них 7 видов пингвинов составляют 90 % общей биомассы. [1]

1.8 Хозяйственное освоение

суша океан антарктика

В предыдущих главах говорилось о суровых условиях, формирующихся над Южным океаном. Так же следует отметить, что с одной стороны он граничит с малонаселенным, имеющим особый статус материком — Антарктида, а с другой со слабозаселенными островами Тихого, Индийского и Атлантического океана.

Экономическая деятельность в Южном океане в основном осуществляется в сфере рыболовства и туризма. Ранее значительное место занимал китобойный промысел. Более 20 лет, с 1930-х по 1950-е годы, китобойные суда добывали в Антарктике 1,5–2 млн. т китового мяса. Добыча китов заметно сократилась в конце 1960-х годов. С 1985 года добыча китов уменьшилась примерно до 330 малых полосатиков в год. [23]

Ранее, в основном на островах Южного океана, также происходила охота на тюленей, в результате чего некоторые их виды были почти полностью уничтожены. В настоящее время охота на тюленей не ведётся, и численность отдельных видов достигла первоначального уровня или даже превысила его. [16]

Рыболовство в этом океане стало интенсивно развиваться в конце 1960-х годов, уловы быстро достигли 400 тыс. т. в год, но вскоре рыбные ресурсы сократилась и улов упал примерно до 100 тыс. т. в год. В начале 1990-х годов промысел криля стал наиболее значимой хозяйственной отраслью в Антарктике, он стабилизировался на уровне около 300 тыс. т. в год.

Антарктику ежегодно посещают свыше 30 тыс. туристов. Большинство из них направляется на Антарктический полуостров, где существуют туристическая база и аэродром. Большинство туристов совершают антарктические круизы на кораблях. [24]

Таким образом, Южный океан менее всех остальных подвергнут хозяйственному воздействию человека. Здесь некому ловить рыбу, а улов многих из обитающих здесь видов преследуется по закону. В этом океане не проходят крупные морские пути. Добычи полезных ископаемых не ведется.

1.9 История открытия и исследования океана

Первое судно, пересекшее южный полярный круг, принадлежало голландцам; им командовал Дирк Гееритц, плававший в эскадре Якова Магю. В 1559 г. в Магеллановом проливе судно Гееритца, после шторма, потеряло из виду эскадру и пошло на юг. Спустившись до 64° ю. ш., оно увидело высокую землю. В 1671 г. Ла Рош открыл Южную Георгию; в 1739 г. был открыт остров Бувэ; в 1772 г. в Индийском океане Кергелен, французский морской офицер, открыл остров, названный его именем. [16]

Почти одновременно с плаванием Кергелена из Англии отправился в первое свое путешествие в южное полушарие знаменитый Кук, и уже в янв. 1773 г. его суда «Adventure» и «Resolution» пересекли южный полярный круг на меридиане 37°33' в. д. После тяжелой борьбы со льдами он достиг 67°15' ю. ш., где был вынужден повернуть к северу.

В декабре того же года Кук снова отправился в Южный океан, 8-го числа пересек южный полярный круг и на параллели 67°5' ю. ш. был затерт льдами, высвободившись из которых, пошел далее на юг и в конце января 1774 г. достиг 71°15' ю. ш., в долг. 109°14' з., к юго-запалу от Огненной Земли. Здесь непроницаемая стена льдов помешала ему идти далее. При втором плавании своем Кук дважды перешел южный полярный круг. Во время обоих плаваний он убедился, что обилие ледяных гор указывает на существование значительного антарктического континента. Трудности полярных плаваний были описаны им так, что только китоловы продолжали посещать эти широты и южные полярные научные экспедиции надолго прекратились. [13]

В 1819 г. русский мореплаватель Беллинсгаузен, командуя военными шлюпами «Восток» и «Мирный», посетил Южную Георгию и пробовал проникнуть вглубь Южного Ледовитого океана; в первый раз, в январе 1820 г., почти на меридиане Гринвича, он достиг 69°21' ю. ш.; затем, выйдя за пределы южного полярного круга, Беллинсгаузен прошел вдоль него на восток до 19° в. д., где снова его пересек и достиг в феврале месяце опять почти той же широты (69°6'). Далее на восток он поднялся только до 62° параллели и продолжал свой путь вдоль окраины плавучих льдов, потом, на меридиане островов Баллени, дошел до 64°55', в декабре 1820 г., на 161° з. д., прошел южный полярный круг и достиг 67°15' ю. ш., а в январе 1821 г., между меридианами 99° и 92° з. д., достиг 69°53' ю. ш.; затем, почти на меридиане 81°, открыл в 68°40' ю. ш., высокий берег острова Петра I, а пройдя еще на восток, внутри южного полярного круга — берег Земли Александра I. Таким образом, Беллинсгаузен первый совершил полное плавание вокруг Антарктиды, почти все время между ш. 60°–70°, на небольших парусных судах. [14]

Страницы: 1, 2